جمع القمامة

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

Garbage collection أو عملية جمع الموارد غير المستخدمة في ذاكرة الحاسب الرام

هي شكل من أشكال تنظيم الذاكرة (Memory management) الحاسب بشكل تلقائي حيث أن عملية ال Garbage collection تهدف إلى البحث عن الموارد غير المستخدمة في الذاكرة ومن ثم إزالتها من أجل الحصول علي مساحة فارغة من الذاكرة لاستخدامها في أعمال أخرى. الذي يقوم بهذه العملية يسمى جامع المخلفات (garbage collector)

نبذة تاريخية[عدل]

يعود اختراع ال Garbage collection للعالم الأميريكي جون مكارثي عام 1959 من أجل حل مشاكل تنظيم الذاكرة اليدوي (manual memory management) التي كان يواجهها أثناء استخدام لغة ليسب

الفكرة[عدل]

الفكرة التي يقوم عليها عمل أي garbage collector هي :

  1. تحديد الأجزاء من البرامج التي لن يتم استخدامها في المستقبل
  2. استعادة الموارد التي كانت تستخدمها هذه الأجزاء (المساحة التخزينية وغيرها)

الكثير من لغات البرمجة تتطلب وجود ال Garbage collection

هناك لغات تحتوي على Garbage collection في تكوينها الأصلي مثل سي شارب وجافا

و لغات أخرى لا تحتوي على Garbage collection في تكوينها الأصلي ولكن تعمل عمل تطبيق لل Garbage collection خارجي منفصل عنها مثل سي وسي++

الفوائد[عدل]

أزال ال Garbage collection عبئ التعامل المباشر مع الذاكرة من على كاهل المبرمج وبالتالي فقد ساعد في التخلص من المشاكل التي تنتج من التعامل المباشر مع الذاكرة مثل :

  • أخطاء المؤشرات : حيث يتم إفراغ جزء من الذاكرة ولكن ما زال هناك مؤشر يشير لهذا الجزء
  • الإفراغ المزدوج للذاكرة : حيث يقوم البرنامج بمحاولة إفراغ جزء من الذاكرة تم إفراغه سابقا بالفعل

Tracing garbage collectors[عدل]

من أكثر أنواع ال garbage collectors شيوعا حيث تعتمد فكرتهم على تحديد الكائنات (objects) التي يمكن الوصول إليها عن طريق المؤشرات (pointers) ومن ثم اعتبار الكائنات الباقية (غير المشار إليها) كائنات غير مستخدمة ومن ثم إزالتها من الذاكرة

يمكن اعتبار الكائن مشار إليه (reachable) عن طريق أمرين :

  • المتغيرات العامة (global variables) مشار إليها دائما وكذلك المتغيرات الداخلية الموجودة في كل دالة عند استدعائها
  • أي كائن مشار إليها من كان يمكن الوصول إليه يعتبر الكائن الأول مشار إليه أيضا

خوارزميات العمل[عدل]

  • التحديد والمسح (Mark and sweep) :

تعتمد هذه الفكرة على تخصيص بت واحد لكل كائن في الذاكرة يسمى (in use flag) يشير هذا البت إلى إذا كان هذا الكائن مشار إليه أم لا

قيمة هذا البت دائما صفر إلى أن يبدأ ال garbage collector عمله

يبدأ ال collector بفحص الكائنات المعروف أنه مشار إليها مسبقا ويقوم بجعل قيمة ال (in use flag) بواحد

و عن طريق هذه الكائنات يمكن الوصول للكائنات الأخرى التي تشير إليها وجعل قيمة ال (in use flag) بواحد أيضا

و عند الانتهاء من فحص جميع الكائنات في الذاكرة يمكن حذف الكائنات ذات ال (in use flag) قيمته صفر حيث أنه تم التأكد من أنها غير مشار إليها فعلا

عيوب هذه الخوارزمية أنها تعتمد على فحص كل جزء في الذاكرة مما قد يسبب بطئ الحاسب

  • التحديد ثلاثي الألوان (tri-color marking) :

في هذه الفكرة يتم اعتبار الكائنات في الذاكرة نقاط يشير بعضها لبعض ويتم (نظريا) تقسيم هذه النقاط إلى مجموعة من الآلوان (نقاط بيضاء، نقاط سوداء، نقاط رمادية)

  1. النقاط البيضاء : تمثل مجموعة الكائنات التي تم اعتبارها غير مشار إليها فعلا (وجاري مسحها) أو أنه لم يتم فحصها بعد
  2. النقاط السوداء : تمثل مجموعة الكائنات التي تم العلم بأنها مشار إليها فعلا عن طريق كائنات أخرى ولا تشير إلى أي نقاط بيضاء
  3. النقاط الرمادية : تمثل مجموعة الكائنات التي تم العلم أنها مشار إليها فعلا عن طريق كائنات أخرى ولكنها لا تزال تشير إلى نقاط بيضاء (لم يتم فحص هذه النقاط بعد)

في البداية يتم اعتبار جميع النقاط بيضاء ماعدا النقاط المعروف أنها مشار إليها مسبقا يكون لونها رمادي

يبدأ ال collector بالمتغيرات المشار إليها اصلا (الرمادية) يقوم بنقلها إلى المجموعة السوداء عن طريق فحص كل الكائنات التي تشير إليها ونقلها إلى المجموعة الرمادية (حيث أنها أصبحت مشار إليها) الآن أصبح كل النقاط المشار عن طريقة هذه النقطة إذن يمكن نقلها للمجموعة السوداء

يتم إعادة هذه العملية حتى يتم الانتهاء من كل المجموعة الرمادية فيتبقى المجموعة السوداء (جميعها مشار إليها) والمجموعه البيضاء (لا يوجد أحد يشير إليها) إذن يمكن حذفها الآن

ملاحظة : لا يمكن أن يوجد كائن من المجموعة السوداء يشير مباشرة إلى كائن في المجموعة البيضاء

يعتبر التحديد ثلاثي الألوان أكثر سرعة من طريقة التحديد والمسح

وصلات خارجية ومصادر[عدل]

Computer.svg هذه بذرة مقالة عن تعريف بالمصطلحات الحاسوبية من عتاد وبرمجيات وملحقات أخرى بحاجة للتوسيع. شارك في تحريرها.